德州市水利信息化建设存在问题及对策初探

章广腾，朱建坤，边晓南

（1.德州市水利局，山东 德州 253014；2.乐陵市水利局，山东 乐陵 253600）

1 前言

2017年，水利部办公厅印发了《水利信息化工作要点》，明确提出要“进一步强化水利网络安全保障、全面推进水利信息化发展”。为深入贯彻落实党中央关于网络安全和信息化工作的决策部署，深入学习贯彻党的十八大及习近平总书记系列重要讲话精神，全国各地陆续开展水利信息化建设工作，水利信息化建设由此发端，并陆续取得很大成绩。水利部黄河水利委员会利用云技术建成了水情、工情会商综合系统，其中包括信息收集、雨洪水预测、防汛抗旱调度以及黄河汛期决策等模块，在2021年的防汛抗旱信息化建设中取得了突出成绩[1]。江苏省利用本区域的信息采集系统，提高软硬件和基础设施建设水平，实现了全省“智慧水利”全面发展[2]。浙江省将数字化转型与水利数字化建设完美结合，建成了以“调度、监测、监管”为核心的“智能水网”[3]。辽西利用卫星遥感开展水土保持区域监管工作，提高了水土保持监管精准度[4]。就目前来看，全国的水利信息化建设主要依托“互联网+”[5]技术，“互联网+”是水利信息化建设的主要技术支撑，是对新一代创新信息技术的高度概括，是互联网与传统行业融合发展的新模式、新形态。“互联网+”要求促进互联网共享共治[6]。为加快推动新阶段水利高质量发展、适应现代信息技术发展形势，2021年水利部部长李国英提出“数字孪生流域建设”目标，用于强化全国七大流域大江、大河的治理和监督管理。

2 德州市水利信息化建设成就及问题

2.1 水利信息化建设成就

德州市水利局紧紧围绕全国水利改革发展任务和目标，以需求为导向，以实际应用为核心，以安全为保障，开拓创新，融合高科技，加快推动水利信息化建设，强化水利信息资源共享，不断推动“数字水利”向“智慧水利”转变，实现了水利信息化与德州市水利发展的“同步化”和“可持续化”。2010—2020 年，德州市水利局积极申请政府专项资金，共建设水利信息化系统6 项，分别为德州市引黄济津供水线路水闸泵站监控系统、德州市县二级防汛视频会商系统、德州市水资源远程监控系统、德州市三大干流18 个点涵闸视频监控系统、德州市农村饮水安全信息化系统、德州市引黄灌区节水改造信息化系统。目前，各个系统运行正常，紧密贴合水利工作，实现了“实时服务”“精准服务”等便利快捷操作。

2016 年，为加强全市水资源监督管理，德州市水利局投入专项资金建设了德州市水资源管理系统[7]，实现了对全市取用水量和地下水位的实时监测，现场流量和水位监测采用了超声波和浮子式水位计，利用GPRS 通信网络传输至德州市水利局水资源管理平台，以监测各监控点地下水用水和水位情况。这些基础条件已经为德州市水利信息化建设提供一系列的软件、硬件及相应技术支撑，实现了与省水利厅和县级水资源管理机构之间的信息互联互通。同时，结合德州市最严格水资源管理制度，建立了水资源决策支持系统，实现了对用水总量、用水效率、纳污总量控制的业务支持。

2.2 水利信息化建设存在的问题

目前，德州市水利信息化建设工作与国家及水利部层面信息化的要求尚有相当大的差距，水利信息化基础设施和信息采集、传输、处理手段还比较落后，难以满足2l 世纪水利改革发展的要求，主要表现在以下三方面。

（1）随着高速发展的信息化技术水平要求的提高，现有技术人员水利信息化知识结构比较单一，局限性较大，限制了发展思维，导致已建成的信息化系统的功能拓展不高。因此，需开拓视野，加强学习培训，加快知识更新，提高对信息系统功能的利用水平，及时解决工作中出现的各种问题，不断提升信息化工作水平。

（2）信息采集是信息化发展的基础，目前德州市已建设部分雨水情监测、工程视频监控系统，但由于缺乏统一规划、未进行标准化建设，全局管辖范围内的工程设施未形成健全的自动化监控体系，不能在日常管理中对工程进行有效、实时监控。为此，应充分结合水务管理对象，加强基础物联感知信息采集，提高信息感知水平。

（3）信息化建设缺少整体规划，建设成果不足。目前，德州市水利局各部门的管理系统是根据业务需求各自进行设计建设的，相对独立，以满足单一业务需求为主。同时，现状监测感知体系自动化程度不高，监测种类、覆盖范围不均，不能形成对业务应用系统的支撑。现在看来，已建系统的集成难度大，形成这一问题的主要原因是信息化建设缺少统一规划，难以使建设成果有序发展。

3 德州市水利信息化建设对策和措施

3.1 基本对策

按照水利部提出的推进智慧水利及水利信息化建设要求，笔者认为，德州市将从以下几个方面重点推进全市水利信息化建设。

（1）以德州市全域为单元，建设数字孪生区域，设计数字孪生区域建设总体框架，明确德州当地信息基础设施等重点内容建设要求。德州市数字孪生区域建设包括德州市数字孪生平台建设、水利信息化基础设施建设等内容。具体而言，就是加快构建水利智能业务应用体系，加快建设全市水利信息网络安全体系。

（2）完善全市水利一张图。利用GPS 卫星定位系统及GIS 卫星遥感影像等高科技手段，绘制德州市水利一张图。搭建水利数据库，接入水文、水资源、水环境模型，研发水土保持、水利工程安全等模型。建设数据治理平台，建立健全基础数据联动更新机制，形成全面、权威和更新及时的水利基础数据，并结合全市水利一张图构建各业务专题数据库。

（3）推动重要数据共享。推动跨部门的水利数据资源共享平台建设。建设涉水跨部门共享数据资源目录，积极推进与自然资源、生态环境、气象、农业、住房城乡建设等多个行业和相关涉水部门的信息共享。推动跨省、市、县界河流数据共享。不断推动德州市共享跨界省、市河流境外水文监测、水利工程调度等信息。

3.2 主要措施

德州市水利局现已建成多个信息系统，基础数据已比较丰富，在现有系统基础上，通过打通内外网，开发软件程序，将数据资源进行汇总形成数据中心，整合现有信息化业务子系统，建立全市水利信息数据库、资源库，实现资源整合，可有效防止后续建设项目不兼容形成信息孤岛，实现各种水利信息汇总、分析、发布等功能，可在办公电脑及会议室大屏上查询显示，便于各级人员随时随地查阅和调用，提高工作效率。

（1）水利云数据中心。水利云数据中心[8]是水利综合业务信息汇集、存储与管理、交换和服务的中心。依托德州市政务云，面向新时期的应用需求，选择满足迁移条件的业务及数据向政务云中心迁移，逐步实现水利系统云化部署，提高系统应用的高效性和稳定性。全面动态地掌握数据资源情况，实现数据资源的标准、专业、高效和安全管理，为德州市水利智慧化、现代化管理提供强有力的支撑。

（2）水资源管理信息系统。水资源管理是水利部门的重要工作，水资源管理信息系统主要包括取用水户、取用水量、地下水超采量、水资源税信息。该系统主要是对全市主要非农业取用水口、取用水量进行实时监测，实时获取非农业及企业取用水量情况。水资源税管理主要是水资源有偿使用的管理，主要涉及水资源纳税管理、取水计划管理、水量核定管理、税征收管理工作，该系统综合多个业务，从总体上控制非农业用水量，可以实现对非农业用水[9]的“最严格”精准管控。

（3）地下水压采信息系统。德州市地下水压采信息系统主要是为了加强地下水动态监测[10]工作，严格执行国家地下水政策，提高地下水水位。该系统主要包括地下水位监测系统应用软件、接收软件及地下水位数据库，保证中心软件系统的正常运行。地下水压采信息系统实现对德州市地下水水位、水量实时监测[11]，特别是对德州市地下水“漏斗区”进行重点监控。对地下水位实施在线监测预警，可以有效提高德州市地下水管理的精细化和标准化水平。

3.3 效果分析

利用水利信息化“互联网+”技术对德州市现有的“六纵”调引黄河、长江水入库，从而实现水资源高效、快速、精准分配利用。特别是在汛期水利大数据更能给政府决策者提供防汛策略，实现“精准防汛[12]、科学防汛、数据防汛”。水资源实现“精准”“科学”调度是区域优化水资源配置、提升用水效率、落实最严格水资源管理制度的重要手段。通过网络数据传输及终端控制[13]对水库调蓄进行合理调度，可以调节下游河道水量，减轻对下游地区的生态环境和经济发展的影响，改善下游河道的生态环境状况。通过大数据分析全市用水需求，可以分析出缺水区具体情况，再结合引调水工程将水调配至相对缺水的区域，解决缺水地区人畜用水难的问题，为社会经济发展提供保障。

农业用水量的数据化和定量化，可以直接反映农业土壤墒情的变化程度。通过实施用水量数据化有利于水利部门掌握当前农业用水状况，对农业种植过程中减少水土流失、保持土壤生态环境良性循环具有重要作用。农业用水量的大数据建设可以加快水土流失防治工程实施进程，水利部门通过水土流失综合治理改良土壤结构，为德州市防风固沙减少“沙尘暴”侵害创造有利条件，使治理区的水土流失状况得到明显改善；通过水土保持生物措施的实施可有效地延缓降雨汇流时间，削减洪峰流量，减轻河道的防洪压力，减少洪涝灾害损失。

水资源大数据[14]及地下水管理信息平台建设可以有效加快德州市地下水超采治理进程。通过数据分析对德州区域水资源包括当地地表水、地下水、外调水及非常规水资源[15]进行综合调配，在特别干旱年份通过数据预警及分析可加大外调水量，补充当地水资源，相机向德州多调引水资源，回补地下水[16]，并间接向农业供水。通过地下水超采数据分析，形成同期数据对比分析报表，真实反映地下水上升和下降现状，对水利部门快速作出响应遏制地下水超采具有极其重要的意义。

4 结语

基础设施、业务应用系统和保障环境三者相互依存，缺一不可，共同组成了德州市水利信息化体系。其中，基础设施是水利业务应用系统的基础，是水利信息资源共享与利用的基础；业务应用系统是水利业务管理信息化的主要内容，是业务信息化水平的重要衡量标准；保障环境是水利电子政务建设和业务应用得以顺利进行的基本保证。推进德州市水利信息化建设，服务是宗旨，应用是关键，信息资源开发利用是主线，基础设施是支撑，标准化体系、管理体制是保障。

德州市以大数据为基础实施水利信息化建设后，将有效提升水利数据传输速率，能及时将水利数据向政府决策者传递。同时，能够进一步改善城市生态环境，促进水环境质量的根本好转，不仅产生巨大的经济效益和环境效益，还会促进社会持续进步和经济持续发展，其社会效益也是难以估量的。